Question

以黄铁矿为原料制硫酸产生的废渣中含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO等．现以此废渣制备铁红（Fe₂O₃）的过程如下．此浓度时，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH由见表．

沉淀物	开始沉淀pH	沉淀完全pH
Al（OH）3	3.0	5.2
Fe（OH）3	1.5	2.8
Fe（OH）2	7.6	9.7
Mg（OH）2	8.0	12.4

（1）酸溶过程中Fe₂O₃与稀硫酸反应的化学方程式是______．
（2）还原过程中加入FeS₂是将溶液中的Fe³⁺还原为Fe²⁺，而本身被氧化为SO₄^2-，写出有关的离子方程式：______．
（3）氧化过程中通入空气和加入NaOH是为了将溶液中的铁元素充分转化为沉淀而析出，写出有关的离子方程式：______．
（4）为了确保铁红的质量，氧化过程需要调节溶液pH的范围为______≤pH＜______．
（5）若NaOH加入过量，所的铁红产品中有其它杂质，但可能无Al₂O₃，其原因是（用离子方程式表示）：______．

Answer 1

解：（1）氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水，方程式为：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄） ₃+3H₂O，
故答案为：Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；
（2）因FeS₂将溶液中的Fe³⁺还原为Fe²⁺，而本身被氧化为SO₄^2-，用化合价升价法配平方程式，
故答案为：FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺；
（3）Fe²⁺与OH^-反应生成4Fe（OH）₂，Fe（OH）₂不稳定易被氧气氧化为Fe（OH）₃，用化合价升价法配平方程式，反应的方程式为4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓（或Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃），
故答案为：4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓（或Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃）；
（4）根据几种离子沉淀的pH，使Fe³⁺沉淀完全的PH为3.2，其他离子开始沉淀PH为3.8，因此所选PH因介于3.2和3.8之间，故答案为：2.8≤pH＜3.0；
（5）滤液未沉淀的离子为Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺，Al³⁺和NaOH反应：Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，若NaOH过量，NaOH与Al（OH）₃反应：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案为：Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
分析：（1）氧化铁属于碱性氧化物，与酸反应生成盐和水；
（2）根据氧化还原反应用化合价升价法配平方程式，
（3）NaOH与Fe²⁺反应生成的氢氧化亚铁易被氧化；
（4）根据几种离子沉淀的pH，应选择使Fe³⁺沉淀完全而其他离子不沉淀；
（3）滤液未沉淀的离子为Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺，根据Al³⁺和过量的NaOH反应；
点评：本题以铁及其化合物为载体，以流程图形式考查了氧化还原反应知识、元素化合物的知识．